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东华大学:研制出新型智能面料,神奇材料自己“做运动”!

染料2019-01-10 12:57:07

穿上用这种神奇材料做的衣服,

出汗了,它会自己“张开”帮你排汗,

汗收了,它又聪明地关上“小门”,

防止你吹风着凉:)

这种“做运动”的变形方式叫做“智能致动”!

近日,东华大学科研人员在国际知名学术期刊《自然》(Nature)子刊《自然•通讯》 (Nature Communications)上发表智能致动材料相关研究论文,快随小编来一探究竟,看看这项成果究竟有多么神奇吧 ⬇


“神奇成果”和“神奇侠”

(《自然·通讯》官网发表研究论文)

该研究论文题为《基于分子通道驱动的变形-变色多功能致动薄膜》(“Molecular-ChannelDriven Actuator with Considerations for MultipleConfigurations and Color Switching”) (DOI:10.1038/s41467-018-03032-2),由东华大学纤维材料改性国家重点实验室王宏志教授课题组(以下简称为“AFMG课题组”)和佐治亚理工大学艾尔莎•瑞秋曼尼斯(Elsa Reichmanis) 教授课题组合作撰写,报道了研究团队在智能致动材料领域取得的最新进展。


东华大学系该论文第一完成单位,东华大学材料学院博士毕业生穆九柯(现为美国德克萨斯大学达拉斯分校博士后)与美国西北大学博士后王刚系共同第一作者,王宏志教授、艾尔莎•瑞秋曼尼斯教授以及东华大学材料学院张青红研究员为共同通讯作者。


奇趣大自然带来科研“灵感”

(含羞草对外在环境产生自适应响应行为)

在大自然中,各色各样的生物能够赖以生存,其重要基础之一在于对光、热、湿度以及磁场等外部刺激具有不同程度的自适应响应行为。而这些行为的形成与纳米分子通道息息相关。纳米分子通道广泛存在于活体细胞及生物组织中,并在小分子的输运与存储过程中起到不可替代的作用。


(捕蝇草的自适应响应行为)


例如,我们常见的含羞草、捕蝇草等植物,它们之所以能够对外在环境产生响应性,其原理就是通过分子通道实现组织中水分子的再分配,从而引起组织细胞液体的压力差来实现运动行为的。受自然界启发,东华大学AFMG课题组与合作单位对大量材料进行了广泛研究。在此次发表的论文中,研究团队提出了一种基于纳米通道机理的自适应气体响应的驱动材料,及其能够感知外界气体种类及浓度变化并产生相应的主动变形行为。


智能面料越动越聪明

(体表湿热调节智能布料及变形-变色双响应薄膜

研究示意图)

据悉,研究团队目前已在实验室开发了一种基于商品化全氟磺酸树脂的气体响应致动材料,其响应速度极快(响应时间短至0.25 s)且性能稳定。基于这种致动材料,团队获得了一种具有体表温度与湿度调节作用的智能面料,该面料在人体温度和湿度发生变化时,可产生开/关孔道致动行为,进而对体表湿热环境进行有效调节,提高人体体表舒适感。

(开关孔示意图)

(解螺旋示意图)

同时,研究团队还将该材料与光子晶体技术结合,设计出了一种可根据空气湿度变化产生变形-变色双重响应能力的智能薄膜。以上相关研究得到国家自然科学基金、上海市优秀学术带头人、上海市东方学者跟踪计划等项目和人才计划的大力支持。


来源:网络